Spectral Analysis of Stochastic Neural Oscillators
随机神经振荡器的谱分析
基本信息
- 批准号:1413770
- 负责人:
- 金额:$ 23万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-08-01 至 2019-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Many aspects of brain function involve the coordinated activity of millions of nerve cells. Individually, these cells can behave like tiny clocks, emitting a steady stream of pulses that communicate with each other. The synchronization of these oscillators ("clocks") plays a role in both healthy and diseased brain states. Deepening the understanding of how groups of brain cells synchronize ("tick" together) or desynchronize ("tick" separately) will deepen the understanding of the brain systems underlying motor control, epilepsy, breathing, information processing, and cognition. This project addresses a conceptual gap in the theoretical understanding of oscillating nerve cells. Today, most theories about how nerve cells synchronize rely on the assumption that each cell behaves with nearly impeccable precision. However, real nerve cells have stochastic variability, and their behavior is partly irregular and unpredictable. In constructing mathematical models of nerve cells that can account for variability, mathematically challenging problems arise. Solving these mathematical problems can improve the ability to quantitatively describe the clocklike behavior of individual nerve cells. This project will contribute to the BRAIN Initiative by providing deeper insight into many nervous system disorders.This project addresses a mathematical problem at the foundations of computational neuroscience and neurophysiology: the reduction of oscillatory systems to a phase oscillator description, in the presence of noise. The asymptotic phase of a deterministic dynamical system possessing a stable limit cycle was introduced in mathematical biology in the 1970s. Today, the biological significance of phase oscillator models is difficult to overstate. The fundamental notions of phase and phase resetting depend on classical results of invariant manifold theory for systems of deterministic differential equations. But noise is ubiquitous in biological dynamics. In recasting models of biological oscillators to take into account random fluctuations, the classical "asymptotic phase" is no longer well defined. This project develops a new definition for the asymptotic phase of a noisy oscillator, defined in terms of the complex eigenfunctions of the forward Kolmogorov operator, describing the evolution of the density on the state space. This "stochastic asymptotic phase" coincides with the classical phase in the case of vanishing noise intensities. However this new definition does not rely on the classical phase of a related deterministic system. Unlike the classical phase, it is equally well defined for systems that require noise for sustained oscillation.
大脑功能的许多方面涉及数百万神经细胞的协调活动。 单独来看,这些细胞的行为就像微型时钟一样,发出稳定的脉冲流,相互交流。 这些振荡器(“时钟”)的同步在健康和患病的大脑状态中都起着作用。 加深对脑细胞群如何同步(一起“滴答”)或去同步(分开“滴答”)的理解,将加深对运动控制、癫痫、呼吸、信息处理和认知背后的大脑系统的理解。 该项目解决了振荡神经细胞理论理解中的概念空白。 今天,大多数关于神经细胞如何同步的理论都依赖于这样一个假设,即每个细胞的行为几乎都是无可挑剔的。 但是,真实的神经细胞具有随机变异性,它们的行为部分是不规则的和不可预测的。 在构建可以解释变异性的神经细胞数学模型时,出现了数学上具有挑战性的问题。 解决这些数学问题可以提高定量描述单个神经细胞时钟行为的能力。 该项目将通过提供对许多神经系统疾病的更深入的了解来为BRAIN Initiative做出贡献。该项目解决了计算神经科学和神经生理学基础上的数学问题:在存在噪声的情况下,将振荡系统简化为相位振荡器描述。具有稳定极限环的确定性动力系统的渐近相是20世纪70年代在数学生物学中引入的。今天,相位振荡器模型的生物学意义很难夸大。 相位和相位重置的基本概念依赖于确定性微分方程系统的不变流形理论的经典结果。但噪声在生物动力学中无处不在。 在考虑随机波动的生物振荡器模型的重铸中,经典的“渐近相位”不再被很好地定义。这个项目开发了一个新的定义的噪声振荡器的渐近相位,定义在前向Kolmogorov算子的复杂的本征函数,描述状态空间上的密度的演变。这个“随机渐近阶段”与经典阶段的情况下,消失的噪声强度。然而,这个新的定义并不依赖于一个相关的确定性系统的经典阶段。与经典相位不同,它同样适用于需要噪声来维持振荡的系统。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Peter Thomas其他文献
Propionyl-L-carnitine in chronic leg ulcers of homozygous sickle cell disease: a pilot study.
丙酰-L-肉碱治疗纯合镰状细胞病慢性腿部溃疡:一项初步研究。
- DOI:
10.1016/s0190-9622(97)70156-7 - 发表时间:
1997 - 期刊:
- 影响因子:13.8
- 作者:
B. Serjeant;June Harris;Peter Thomas;G. R. Serjeant - 通讯作者:
G. R. Serjeant
Comparative Immunotoxicity Evaluation of Amphotericin B and ABELCET®, an Amphotericin B Lipid Complex (ABLC)
两性霉素 B 和 ABELCET®(一种两性霉素 B 脂质复合物 (ABLC))的比较免疫毒性评价
- DOI:
- 发表时间:
2006 - 期刊:
- 影响因子:2.2
- 作者:
Zhihua Zhang;J. Lipman;R. Diener;Peter Thomas - 通讯作者:
Peter Thomas
Purification of maturational gonadotropin from Atlantic croaker (Micropogonias undulatus) and development of a homologous radioimmunoassay.
从大西洋黄花鱼(Micropogonias undulatus)中纯化成熟促性腺激素并开发同源放射免疫测定法。
- DOI:
10.1016/0016-6480(89)90200-1 - 发表时间:
1989 - 期刊:
- 影响因子:2.7
- 作者:
P. Copeland;Peter Thomas - 通讯作者:
Peter Thomas
New classification of peripheral retinal vascular changes in sickle cell disease.
镰状细胞病周围视网膜血管变化的新分类。
- DOI:
- 发表时间:
1994 - 期刊:
- 影响因子:4.1
- 作者:
Alan D. Penman;John F Talbot;E L Chuang;Peter Thomas;G. R. Serjeant;Professor A C Bird - 通讯作者:
Professor A C Bird
Hormonal regulation of final maturation of striped bass oocytes in vitro.
体外条纹鲈卵母细胞最终成熟的激素调节。
- DOI:
- 发表时间:
1994 - 期刊:
- 影响因子:2.7
- 作者:
W. King;Peter Thomas;Craig V. Sullivan - 通讯作者:
Craig V. Sullivan
Peter Thomas的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Peter Thomas', 18)}}的其他基金
Stochastic Shielding for Dimension Reduction in Models of Biological Systems
生物系统模型降维的随机屏蔽
- 批准号:
2052109 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Continuing Grant
University of Sussex Astronomy Consolidated Grant 2017-2020
苏塞克斯大学天文学综合补助金 2017-2020
- 批准号:
ST/P000525/1 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Research Grant
Astrophysics and Cosmology - Sussex Consolidated Grant
天体物理学和宇宙学 - 苏塞克斯联合拨款
- 批准号:
ST/L000652/1 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Research Grant
Additional AGP funding - supplementary to Sussex Consolidated Grant ST/L000652/1
额外的 AGP 资金 - 苏塞克斯综合赠款 ST/L000652/1 的补充
- 批准号:
ST/M003574/1 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Research Grant
Astrophysics and Cosmology at the University of Sussex (2011-2016)
萨塞克斯大学天体物理学和宇宙学(2011-2016)
- 批准号:
ST/I000976/1 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Research Grant
Mechanism of hypoxia down-regulation of reproductive neuroendocrine function in Atlantic croaker.
缺氧下调大西洋黄花鱼生殖神经内分泌功能的机制。
- 批准号:
1119242 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Mechanism of Hypoxia Down-Regulation of Reproductive Neuroendocrine Function in an Estuarine Teleost, Atlantic Croaker.
缺氧下调河口硬骨鱼、大西洋黄花鱼生殖神经内分泌功能的机制。
- 批准号:
0726389 - 财政年份:2008
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Standard Grant
AMC-SS: Stochastic Simulation and Analysis of Biochemical Reaction Networks
AMC-SS:生化反应网络的随机模拟与分析
- 批准号:
0720142 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Standard Grant
Cloning, Sequencing and Expression of a Steroid Membrane Receptor
类固醇膜受体的克隆、测序和表达
- 批准号:
9980353 - 财政年份:1999
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Reproductive Endocrine Function in Marine Fish Exposed to Pollutants
暴露于污染物的海水鱼类的生殖内分泌功能
- 批准号:
8310504 - 财政年份:1983
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
Scalable Learning and Optimization: High-dimensional Models and Online Decision-Making Strategies for Big Data Analysis
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:万元
- 项目类别:合作创新研究团队
Intelligent Patent Analysis for Optimized Technology Stack Selection:Blockchain BusinessRegistry Case Demonstration
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:万元
- 项目类别:外国学者研究基金项目
基于Meta-analysis的新疆棉花灌水增产模型研究
- 批准号:41601604
- 批准年份:2016
- 资助金额:22.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
大规模微阵列数据组的meta-analysis方法研究
- 批准号:31100958
- 批准年份:2011
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
用“后合成核磁共振分析”(retrobiosynthetic NMR analysis)技术阐明青蒿素生物合成途径
- 批准号:30470153
- 批准年份:2004
- 资助金额:22.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Spectral theory of Schrodinger forms and Stochastic analysis for weighted Markov processes
薛定谔形式的谱论和加权马尔可夫过程的随机分析
- 批准号:
23K03152 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Non-perturbative spectral analysis of quantum field theory by stochastic analysis and semi-classical approximation
通过随机分析和半经典近似对量子场论进行非微扰谱分析
- 批准号:
20H01808 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Spectral properties of symmetric Markov processes and stochastic analysis
对称马尔可夫过程的谱特性和随机分析
- 批准号:
18H01121 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Spectral analysis of stochastic processes and random fields
随机过程和随机场的谱分析
- 批准号:
1512936 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Standard Grant
Non-perturbative spectral analysis of quantum system by stochastic method
量子系统的随机方法非微扰谱分析
- 批准号:
23340032 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Quantum stochastic analysis - Transforms and spectral analysis
量子随机分析 - 变换和谱分析
- 批准号:
23340027 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Spectral analysis of population time series using nonlinear stochastic models: quantitative tools and experiments
使用非线性随机模型对总体时间序列进行谱分析:定量工具和实验
- 批准号:
0443803 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Continuing Grant
FOR 399: Spectral Analysis, Asymptotic Distributions and Stochastic Dynamics
FOR 399:谱分析、渐近分布和随机动力学
- 批准号:
5467294 - 财政年份:2000
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
Research Units
SPECTRAL ESTIMATION AND ANALYSIS OF STOCHASTIC ECONOMIC SYSTEMS
随机经济系统的谱估计与分析
- 批准号:
7466353 - 财政年份:1974
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:
SPECTRAL ESTIMATION AND ANALYSIS OF STOCHASTIC ECONOMIC SYSTEMS
随机经济系统的谱估计与分析
- 批准号:
7355280 - 财政年份:1973
- 资助金额:
$ 23万 - 项目类别:














{{item.name}}会员




